生产与控制第7章 能力计划
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针对关键工作中心和瓶颈环节进行负荷平衡。
•产品资源清单 (Bill of Resources, BOR)
–单个产品在标准批量下消耗工艺路线经过的各种资源生产能力的一 览表； –关键资源概览(Key Resource Profile)； –怎么识别关键资源。
•工作中心负荷曲线
–模拟不同的 MPS的效果。
C11 =A110B11+A111B12+A112B13+A210B21+A211B22+A212B23 C12 =A110B12+A111B12 +A210B22+A211B23 C13 =A110B13 +A210B23 C21 =A120B11+A121B12+A122B13+A220B21+A221B22+A222B23 C22 =A120B12+A121B12 +A220B22+A221B23 C23 =A120B13 +A230B23 表13. 考虑提前偏置的资源负载表
7 47.91
8 47.91
9 47.91
10 55.35
200
30％
20.55
20.55
20.55
20.93
20.93
20.93
20.96
20.93
20.93
27.68
300
10％
6.85 68.50
6.85 68.50
6.85 68.50
6.98 69.75
6.98 69.75
6.98 69.75
第七章 能力计划
第一步：
使用总因素的能力计划法(CPOF)（3） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（3）
根据表4所示的单位产品的能力需求和表1所示的产品的主生产计划计 算未来10周的总的能力需求，如第1周的总能力需求为1.05×30+1.85 ×20=68.5小时。 表5. 总能力清单
周次 1 2 68.5 3 68.5 4 69.75 5 69.75 6 69.75 7 79.85 8 79.85 9 79.85 10 92.25 总能力需 68.5 求（小时）
第七章 能力计划
第4页 2007年3月18日
能力需求计划逻辑流程图 能力需求计划逻辑流程图
加工任务
计划/确认/下达定单 需用 负荷
工艺路线
需用 能力
能力需求计划
平衡 负荷 小时
可用 能力
工作中心 能力
1. 2. 3. 4.
多少负荷？ 需用能力？ 可用能力？ 平衡负荷/能力。
工作中心平均能力
计划定单 未结定单
能力需求计划： 工作中心1 对象：工作中心
工作中心2
工作中心3
工作中心4
第七章 能力计划
第6页 2007年3月18日
能力扩大的时间和规模 能力扩大的时间和规模
能力
能力闲置部分
预测需求
能力短缺部分
预测需求
积极策略
时间
消极策略
Байду номын сангаас时间
第七章 能力计划
第7页 2007年3月18日
粗能力计划(RCCP) 粗能力计划(RCCP) •什么是粗能力计划和为什么要编制RCCP？
7.99 79.85
7.99 79.85
7.99 79.85
9.23 92.25
总能力需求
第七章 能力计划
第12页 2007年3月18日
能力清单法（Bill of Resources ）(1) 能力清单法（Bill of Resources ）(1) Conlon于1977年对能力清单作过如下定义：“能力清单针对物料或零件， 根据主要资源和物料所需能力列出的清单，它不是为了计划之用，而只是 估计特定物料所需生产能力的方法。可为每一独立需求物料或相关需求物 料的群组建立资源清单，并根据排定的数量来延伸以决定生产能力需求。” 和使用总因素的能力计划法相比，能力清单法需要根据产品的物料清单展 开得到最终产品在各个关键工作中心上的细的能力清单，而不是总的能力 需求，各个关键工作中心所需总时间的百分比不是根据历史数据得到，而 是根据产品的工艺路线及标准工时数据得到。
第七章 能力计划
第15页 2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(1) 资源负载法（Resources Profile）(1)
不管是使用总因素的能力计划法还是能力清单法都没有考虑不同工作中心的工 作开始的时间安排。资源负载法则考虑了生产的提前期，以便为各生产设备的 能力需求提供分时段的计划。因此，资源负载法为粗能力计划提供了更精确的 方法，但不如细能力计划更为详细。任何能力计划技术中，能力计划的时间周 期是不同的（如，周、月、季）。因为资源负载法计算比较复杂，所以通常由 计算机来完成。 表9. 关键工作中心1的资源负载表 2 A112 A212 离到期日的时间（月） 1 A111 A211 离到期日的时间（月） 1 A121 A221
能力需求计划（CRP）的地位 能力需求计划（CRP）的地位 需求预测 Front end 综合生产计划 综合生产计划 （Aggregate） （Aggregate） 主生产计划 主生产计划 （MPS） （MPS） 物料需求计划 物料需求计划 （MPS） （MPS） 时间能力计划 能力需求计划 能力需求计划 （CRP） （CRP） 物料清单BOM 工艺文件 资源计划
周次 工作 中心 100 200 300 总能力需求 1 27.50 35.00 6.0 68.50 2 27.50 35.00 6.0 68.50 3 27.50 35.00 6.0 68.50 4 21.50 40.25 8.00 69.75 5 21.50 40.25 8.00 69.75 6 21.50 40.25 8.00 69.75 7 34.10 39.35 6.40 79.85 8 34.10 39.35 6.40 79.85 9 34.10 39.35 6.40 79.85 10 40.75 44.50 7.00 92.25
月份 M1 产品 P1 P2
表12. 粗生产能力计划表
M2 B12 B22
M3 B13 B23
B11 B21
月份 M1 工作中心 WC1 WC2 C11 C21 第七章 能力计划 M2 C12 C22 M3 C13 C23
第17页 2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(3) 资源负载法（Resources Profile）(3) 表12中的两个工作中心在三个月的能力计按照如下公式计算：
具体计划方法： 使用总因素的能力计划法 能力清单法 资源负载法
第8页 2007年3月18日
第七章 能力计划
使用总因素的能力计划法 使用总因素的能力计划法 Capacity Planning Using Overall Factors,CPOF（1） Capacity Planning Using Overall Factors,CPOF（1） 所需输入数据 主生产计划（MPS） 生产某物料所需总时间 每一关键工作中心所需总时间的百分比 有两种产品X和Y，未来10周的主生产计划如表1所示，两种产品的 物料清单表BOM如表2所示；两种产品的工艺路线和标准公式数据 如表3所示，共有三个工作中心100、200和300。单位产品X和Y所 需要的能力如表4所示。
产品
P1 P2
0 A110 A210
表10. 关键工作中心2的资源负载表 2 A122 A222
产品
P1 P2
0 A120 A220
第16页
第七章 能力计划
2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(2) 资源负载法（Resources Profile）(2)
表11. 产品的主生产计划
第七章 能力计划
时段(日期）
第5页 2007年3月18日
物料需求计划（MRP）与 能力需求计划（CRP）的关系 物料需求计划（MRP）与 能力需求计划（CRP）的关系
物料需求计划： 对象：物料
物料1
物料2
物料3
工艺路线1
工序10 工序20 工序10 工序30
工艺路线2
工序10
工艺路线3
工序20 工序30 工序20 工序40
能力清单法计算过程:
能力清单的计算过程描述为：假设有n个主生产计划的物料，工作中心i的 产品k的能力清单为aik，期间j的产品k的主生产计划的数量为bkj，则期间j 在工作中心i所需生产能力为： 所需能力＝∑aikbkj (k=1,2,…,n)对于所有的i和j 第七章 能力计划 (1)
第13页 2007年3月18日
库存信息 Engine
Back end
车间作业计划 （PAC）
物资供应计划 （PM）
第3页 2007年3月18日
第七章 能力计划
能力需求计划（CRP）的作用 能力需求计划（CRP）的作用
检查企业所具备的实际生产能力是否满足所制 定的计划。 如果能力不足，则势必会采取增加库存的方法 来克服这种不足，增加库存一定会造成制造成本 的增加，也可以采取其它方式来弥补生产能力的 不足，但都会使生产的成本增加。 能力过剩会造成设备和人员利用率下降，增加 不必要的支出。
0.05+0.2+0.6+2x0.1
单位作业时间 0.025 1.250 0.575 0.175 0.067 0.080 0.0452 单位总时间 0.05 1.30 0.60 0.20 0.10 0.10 0.0625
第10页 2007年3月18日
单位准备时间 0.025 0.050 0.025 0.025 0.033 0.020 0.020
能力清单法（Bill of Resources ）(2) 能力清单法（Bill of Resources ）(2) 由表2所示产品X和Y的物料清单以及表3所示的时间数据进行展开可以得 到产品X和Y对三个关键工作中心的能力清单，如表7所示。如产品X对关 键工作中心200的能力需求的计算为：产品X的最终装配对工作中心100 有需求，对工作中心200没有需求，而产品X下属物料A和B却对工作中心 200有需求，需求分别为物料A需求0.6小时，物料B需求0.10x2=0.20小 时，则总的需求为：0.60+0.20=0.80小时。 见表3
表2. 产品X和Y的物料清单 父件 X X Y Y C 子件 A B B C D 所需数量 1 2 1 2 2 表4. 产品X和Y的能力需求 最终产品 X Y 单位能力需求(小时) 1.05 1.85
表3. 产品X和Y的工艺路线和工时数据
物料 X Y A B C D 所需工步 1 1 1 2 1 1 1 工作中心 100 100 200 300 200 200 200
表1. 产品X和Y的主生产计划 产 品 X Y 1 30 20 2 30 20 3 30 20 4 40 15 周次 5 6 40 40 15 15 7 32 25 8 32 25 9 32 25 10 35 30
第9页 2007年3月18日
第七章 能力计划
使用总因素的能力计划法(CPOF)（2） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（2）
生产计划与控制
Production Planning and Control
第七章 能力计划
上海交通大学机械与动力工程学院 工业工程与管理系 周炳海 博士 bhzhou@sjtu.edu.cn
第1页 2007年3月18日
主要内容
基本概念 粗能力计划 细能力计划模型
第七章 能力计划
第2页 2007年3月18日
表7. 工作中心能力需求
工作中心 X 100 200 300 0.05 0.80 0.20
第七章 能力计划
产品 Y 1.30 0.55 0.00
第14页 2007年3月18日
能力清单法（Bill of Resources ）(2) 能力清单法（Bill of Resources ）(2) 以第一周为例，三个关键工作中心的能力计划分别为： 工作中心100: 0.05×30+1.30×20=27.5小时； 工作中心200: 0.80×30+0.55×20=35.00小时； 工作中心300: 0.20×30+0.00×20=6.00小时。 表8. 使用能力清单法得到工作中心的需求计划
第11页 2007年3月18日
使用总因素的能力计划法(CPOF)（4） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（4） 第三步：
其它9周均按该算法进行计算。
工作 中心 100 历史 比率 60％
表6. 工作中心的能力需求
周次
1 41.10
2 41.10
3 41.10
4 41.85
5 41.85
6 41.85
第二步： 根据以前的分配比例，把每个时间周期需要的总能力分配给各工作 中心。三个关键工作中心的直接工时的分配比例由前一年的分配比 例确定，假设分配到的工时的百分比分别为60%、30%、10%。则第 一周三个工作中心的能力需求为： 工作中心100所需工时 68.50×60%=41.1小时 工作中心200所需工时 68.50×30%=20.55小时 工作中心300所需工时 68.50×10%=6.85小时 第七章 能力计划
•产品资源清单 (Bill of Resources, BOR)
–单个产品在标准批量下消耗工艺路线经过的各种资源生产能力的一 览表； –关键资源概览(Key Resource Profile)； –怎么识别关键资源。
•工作中心负荷曲线
–模拟不同的 MPS的效果。
C11 =A110B11+A111B12+A112B13+A210B21+A211B22+A212B23 C12 =A110B12+A111B12 +A210B22+A211B23 C13 =A110B13 +A210B23 C21 =A120B11+A121B12+A122B13+A220B21+A221B22+A222B23 C22 =A120B12+A121B12 +A220B22+A221B23 C23 =A120B13 +A230B23 表13. 考虑提前偏置的资源负载表
7 47.91
8 47.91
9 47.91
10 55.35
200
30％
20.55
20.55
20.55
20.93
20.93
20.93
20.96
20.93
20.93
27.68
300
10％
6.85 68.50
6.85 68.50
6.85 68.50
6.98 69.75
6.98 69.75
6.98 69.75
第七章 能力计划
第一步：
使用总因素的能力计划法(CPOF)（3） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（3）
根据表4所示的单位产品的能力需求和表1所示的产品的主生产计划计 算未来10周的总的能力需求，如第1周的总能力需求为1.05×30+1.85 ×20=68.5小时。 表5. 总能力清单
周次 1 2 68.5 3 68.5 4 69.75 5 69.75 6 69.75 7 79.85 8 79.85 9 79.85 10 92.25 总能力需 68.5 求（小时）
第七章 能力计划
第4页 2007年3月18日
能力需求计划逻辑流程图 能力需求计划逻辑流程图
加工任务
计划/确认/下达定单 需用 负荷
工艺路线
需用 能力
能力需求计划
平衡 负荷 小时
可用 能力
工作中心 能力
1. 2. 3. 4.
多少负荷？ 需用能力？ 可用能力？ 平衡负荷/能力。
工作中心平均能力
计划定单 未结定单
能力需求计划： 工作中心1 对象：工作中心
工作中心2
工作中心3
工作中心4
第七章 能力计划
第6页 2007年3月18日
能力扩大的时间和规模 能力扩大的时间和规模
能力
能力闲置部分
预测需求
能力短缺部分
预测需求
积极策略
时间
消极策略
Байду номын сангаас时间
第七章 能力计划
第7页 2007年3月18日
粗能力计划(RCCP) 粗能力计划(RCCP) •什么是粗能力计划和为什么要编制RCCP？
7.99 79.85
7.99 79.85
7.99 79.85
9.23 92.25
总能力需求
第七章 能力计划
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能力清单法（Bill of Resources ）(1) 能力清单法（Bill of Resources ）(1) Conlon于1977年对能力清单作过如下定义：“能力清单针对物料或零件， 根据主要资源和物料所需能力列出的清单，它不是为了计划之用，而只是 估计特定物料所需生产能力的方法。可为每一独立需求物料或相关需求物 料的群组建立资源清单，并根据排定的数量来延伸以决定生产能力需求。” 和使用总因素的能力计划法相比，能力清单法需要根据产品的物料清单展 开得到最终产品在各个关键工作中心上的细的能力清单，而不是总的能力 需求，各个关键工作中心所需总时间的百分比不是根据历史数据得到，而 是根据产品的工艺路线及标准工时数据得到。
第七章 能力计划
第15页 2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(1) 资源负载法（Resources Profile）(1)
不管是使用总因素的能力计划法还是能力清单法都没有考虑不同工作中心的工 作开始的时间安排。资源负载法则考虑了生产的提前期，以便为各生产设备的 能力需求提供分时段的计划。因此，资源负载法为粗能力计划提供了更精确的 方法，但不如细能力计划更为详细。任何能力计划技术中，能力计划的时间周 期是不同的（如，周、月、季）。因为资源负载法计算比较复杂，所以通常由 计算机来完成。 表9. 关键工作中心1的资源负载表 2 A112 A212 离到期日的时间（月） 1 A111 A211 离到期日的时间（月） 1 A121 A221
能力需求计划（CRP）的地位 能力需求计划（CRP）的地位 需求预测 Front end 综合生产计划 综合生产计划 （Aggregate） （Aggregate） 主生产计划 主生产计划 （MPS） （MPS） 物料需求计划 物料需求计划 （MPS） （MPS） 时间能力计划 能力需求计划 能力需求计划 （CRP） （CRP） 物料清单BOM 工艺文件 资源计划
周次 工作 中心 100 200 300 总能力需求 1 27.50 35.00 6.0 68.50 2 27.50 35.00 6.0 68.50 3 27.50 35.00 6.0 68.50 4 21.50 40.25 8.00 69.75 5 21.50 40.25 8.00 69.75 6 21.50 40.25 8.00 69.75 7 34.10 39.35 6.40 79.85 8 34.10 39.35 6.40 79.85 9 34.10 39.35 6.40 79.85 10 40.75 44.50 7.00 92.25
月份 M1 产品 P1 P2
表12. 粗生产能力计划表
M2 B12 B22
M3 B13 B23
B11 B21
月份 M1 工作中心 WC1 WC2 C11 C21 第七章 能力计划 M2 C12 C22 M3 C13 C23
第17页 2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(3) 资源负载法（Resources Profile）(3) 表12中的两个工作中心在三个月的能力计按照如下公式计算：
具体计划方法： 使用总因素的能力计划法 能力清单法 资源负载法
第8页 2007年3月18日
第七章 能力计划
使用总因素的能力计划法 使用总因素的能力计划法 Capacity Planning Using Overall Factors,CPOF（1） Capacity Planning Using Overall Factors,CPOF（1） 所需输入数据 主生产计划（MPS） 生产某物料所需总时间 每一关键工作中心所需总时间的百分比 有两种产品X和Y，未来10周的主生产计划如表1所示，两种产品的 物料清单表BOM如表2所示；两种产品的工艺路线和标准公式数据 如表3所示，共有三个工作中心100、200和300。单位产品X和Y所 需要的能力如表4所示。
产品
P1 P2
0 A110 A210
表10. 关键工作中心2的资源负载表 2 A122 A222
产品
P1 P2
0 A120 A220
第16页
第七章 能力计划
2007年3月18日
资源负载法（Resources Profile）(2) 资源负载法（Resources Profile）(2)
表11. 产品的主生产计划
第七章 能力计划
时段(日期）
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物料需求计划（MRP）与 能力需求计划（CRP）的关系 物料需求计划（MRP）与 能力需求计划（CRP）的关系
物料需求计划： 对象：物料
物料1
物料2
物料3
工艺路线1
工序10 工序20 工序10 工序30
工艺路线2
工序10
工艺路线3
工序20 工序30 工序20 工序40
能力清单法计算过程:
能力清单的计算过程描述为：假设有n个主生产计划的物料，工作中心i的 产品k的能力清单为aik，期间j的产品k的主生产计划的数量为bkj，则期间j 在工作中心i所需生产能力为： 所需能力＝∑aikbkj (k=1,2,…,n)对于所有的i和j 第七章 能力计划 (1)
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库存信息 Engine
Back end
车间作业计划 （PAC）
物资供应计划 （PM）
第3页 2007年3月18日
第七章 能力计划
能力需求计划（CRP）的作用 能力需求计划（CRP）的作用
检查企业所具备的实际生产能力是否满足所制 定的计划。 如果能力不足，则势必会采取增加库存的方法 来克服这种不足，增加库存一定会造成制造成本 的增加，也可以采取其它方式来弥补生产能力的 不足，但都会使生产的成本增加。 能力过剩会造成设备和人员利用率下降，增加 不必要的支出。
0.05+0.2+0.6+2x0.1
单位作业时间 0.025 1.250 0.575 0.175 0.067 0.080 0.0452 单位总时间 0.05 1.30 0.60 0.20 0.10 0.10 0.0625
第10页 2007年3月18日
单位准备时间 0.025 0.050 0.025 0.025 0.033 0.020 0.020
能力清单法（Bill of Resources ）(2) 能力清单法（Bill of Resources ）(2) 由表2所示产品X和Y的物料清单以及表3所示的时间数据进行展开可以得 到产品X和Y对三个关键工作中心的能力清单，如表7所示。如产品X对关 键工作中心200的能力需求的计算为：产品X的最终装配对工作中心100 有需求，对工作中心200没有需求，而产品X下属物料A和B却对工作中心 200有需求，需求分别为物料A需求0.6小时，物料B需求0.10x2=0.20小 时，则总的需求为：0.60+0.20=0.80小时。 见表3
表2. 产品X和Y的物料清单 父件 X X Y Y C 子件 A B B C D 所需数量 1 2 1 2 2 表4. 产品X和Y的能力需求 最终产品 X Y 单位能力需求(小时) 1.05 1.85
表3. 产品X和Y的工艺路线和工时数据
物料 X Y A B C D 所需工步 1 1 1 2 1 1 1 工作中心 100 100 200 300 200 200 200
表1. 产品X和Y的主生产计划 产 品 X Y 1 30 20 2 30 20 3 30 20 4 40 15 周次 5 6 40 40 15 15 7 32 25 8 32 25 9 32 25 10 35 30
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第七章 能力计划
使用总因素的能力计划法(CPOF)（2） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（2）
生产计划与控制
Production Planning and Control
第七章 能力计划
上海交通大学机械与动力工程学院 工业工程与管理系 周炳海 博士 bhzhou@sjtu.edu.cn
第1页 2007年3月18日
主要内容
基本概念 粗能力计划 细能力计划模型
第七章 能力计划
第2页 2007年3月18日
表7. 工作中心能力需求
工作中心 X 100 200 300 0.05 0.80 0.20
第七章 能力计划
产品 Y 1.30 0.55 0.00
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能力清单法（Bill of Resources ）(2) 能力清单法（Bill of Resources ）(2) 以第一周为例，三个关键工作中心的能力计划分别为： 工作中心100: 0.05×30+1.30×20=27.5小时； 工作中心200: 0.80×30+0.55×20=35.00小时； 工作中心300: 0.20×30+0.00×20=6.00小时。 表8. 使用能力清单法得到工作中心的需求计划
第11页 2007年3月18日
使用总因素的能力计划法(CPOF)（4） 使用总因素的能力计划法(CPOF)（4） 第三步：
其它9周均按该算法进行计算。
工作 中心 100 历史 比率 60％
表6. 工作中心的能力需求
周次
1 41.10
2 41.10
3 41.10
4 41.85
5 41.85
6 41.85
第二步： 根据以前的分配比例，把每个时间周期需要的总能力分配给各工作 中心。三个关键工作中心的直接工时的分配比例由前一年的分配比 例确定，假设分配到的工时的百分比分别为60%、30%、10%。则第 一周三个工作中心的能力需求为： 工作中心100所需工时 68.50×60%=41.1小时 工作中心200所需工时 68.50×30%=20.55小时 工作中心300所需工时 68.50×10%=6.85小时 第七章 能力计划